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钒钛磁铁矿金属化球团还原熔分试验及渣相分析2

球团碱度

在1550℃、配碳比1.4、不同球团碱度(0.5~1.6)下熔分时间40min后,球团的形貌及XRD谱如图4和图5所示。从图4可以看出,当碱度R=0.5时,球团已熔化,但分离出的粒铁较少,分离所得粒铁质量仅为8.67g,渣中带铁较为严重,且渣铁界面较为粗糙,粒铁表面可见粘渣现象。当碱度R=0.75、1.0、1.4时,分离所得粒铁质量均有较大幅度提升,渣铁界面均较为平滑,且粒铁表面无明显粘渣现象。碱度R=1.0时,分离所得粒铁质量为24.16g,熔分效果好,分离所得粒铁质量大。由上述分析可知,碱度对渣铁分离效果影响较为显著,适当提高碱度有利于钒钛磁铁矿金属化球团的熔分。结合图1分析可知,在一定程度上升高球团碱度有利于降低渣系的熔化性温度,使渣系组成逐渐向低温区域移动(图1中近似平行四边形的区域),但超过该区域后,继续升高球团碱度,则渣系熔化性温度会逐渐增加,此时不利于球团熔分。


图5  不同温度下还原熔分渣的XRD谱

由图5可以看出,4种碱度下均出现了强度不同的铁碳化合物衍射峰和铁氧化物的衍射峰,其渣系以铁钛化合物及钛氧化物为主,当碱度为0.75、1.0时,渣系中钛氧化物种类较多,且碱度为1.0时,钛氧化物的衍射峰值高。随着碱度的增加,熔渣中CaSiTiO5衍射峰明显增加,有资料显示,CaSiTiO5可以在一定程度上降低含钛渣的黏度和熔化性温度,有利于促进渣铁分离。CaSiTiO5的衍射峰值在R=1.0时高,结合图1三元热力学相图可知,当R=1.0时三元渣系的组成落在了图1中近似平行四边形的区域,此时渣系熔化性温度低,有利于实现渣铁快速分离。

2.3 熔分时间

在配碳比1.4、碱度1.0、1550℃熔分不同时间(20~80min)时,金属化球团的形貌及熔分渣相的XRD谱如图6和图7所示。

在4种不同熔分时间条件下,均成功实现了渣铁分离。从图6可以看出,熔分时间为20min时分离所得粒铁尺寸较小,且渣中带铁严重;熔分时间延长至40min时,分离所得粒铁尺寸明显增大,且渣中无明显带铁现象,粒铁表面较光滑并无粘渣现象,渣铁分离界面较为清晰,渣铁分离效果好;熔分时间为60min时,分离所得粒铁尺寸与40min时较为接近,渣中无明显夹铁现象,但粒铁表面相比40min时光滑程度有所降低;当熔分时间为80min时,分离所得粒铁尺寸无明显变化,但粒铁表面出现了一定的粘渣现象,渣铁分离界面也无40min、60min时清晰。这说明当熔分条件一定时,熔分时间对渣铁分离效果具有较为明显的影响。

图6  不同熔分时间下金属化球团还原熔分图片


图7  不同时间下还原熔分渣的XRD谱

由图7可以看出,在熔分温度为1550℃时,4种熔分时间下渣系中均以钛铁化合物及钛氧化物为主,随着熔分时间的延长,渣系中逐渐出现了TiN的衍射峰,且逐渐增多,由于钛渣性质不稳定,在还原性气氛中TiO2容易被还原为低价氧化物并与炉气生成熔点较高的TiN等物质,TiN等物质呈固体颗粒状悬浮于熔渣中,进而使熔渣变得粘稠起来,不利于渣铁分离。当熔分时间低于40min时,由于反应时间过短,熔渣中铁氧化物及铁钛化合物未能被还原,且渣中铁滴聚集时间较短,不利于粒铁回收实现充分的渣铁分离。综合考虑,熔分还原时间应以40min左右为宜。

2.4 粒铁及熔渣成分分析

根据以上分析,试验确定了钒钛磁铁矿金属化球团熔分工艺佳工艺条件:球团碱度1.0、熔分时间40min、熔分温度1550℃。在此条件下,熔分所得粒铁的化学成分为(%):Fe 95.12、V 0.51、Ti 0.17、C 2.90、S<0.005、P<0.005,熔分渣化学成分(%):TFe 3.98、FeO 3.45、TiO2 37.29、V2O5 0.26、SiO2 13.97、Al2O3 11.90、CaO 11.07、MgO 5.46。

可以看出,熔分所得粒铁碳含量(质量分数,下同)为2.90%,金属铁含量为95.12%,钒含量可达0.51%,钛含量为0.17%,S、P等有害元素含量极低(已超出设备检出限),该粒铁质量基本上达到了高炉出铁水平。熔分渣中TiO2含量可达37.29%,TFe含量仅为3.98%,钛元素得到了富集,大部分钒元素进入铁水中。

3 结论

1)在一定程度上提高熔分温度,有利于快速的实现渣铁分离。

2)适当提高碱度有利于钒钛磁铁矿金属化球团的熔分。碱度R=1.0时,熔分效果好,分离所得粒铁质量大。

3)当熔分时间超过40min后,随着熔分时间的增加,渣铁分离效果效果逐渐变差。

4)在本试验条件下,金属化球团熔分还原的优条件是:熔分温度1550℃、球团碱度R=1.0、熔分时间40min。

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点击次数:536  更新时间:2021-12-16  【打印此页】  【关闭